Кремниевые кристаллы помогут улучшить качество экспериментов на Большом Адронном Коллайдере

Для ловли этих «своенравных» частиц физики используют тщательно разработанные устройства, называемые коллиматорами. Эти коллиматоры улавливают отбившиеся от луча частицы и направляют их в специальную мишень, которая поглощает частицы и их энергию.

В конструкции коллиматором может использоваться только небольшой ряд материалов, так как при столкновении частицы и мишени выделяется очень большое количество тепла.

Те коллиматоры, которые сейчас установлены на БАК, изготовлены из углеродистых материалов, имеющим высокую теплопроводность. Но некоторым частицам все-таки удается избежать ловушки коллиматора и они успевают «намотать» несколько сотен кругов по туннелям коллайдера, создавая высокий уровень помех и мешая проведению экспериментов.

Физики из подразделения CERN UA9 разрабатывают новую коллиматорную систему, которая будет построена на базе крошечных кристаллов кремния. Благодаря тому, что структуру этих кремниевых кристаллов можно задать и изготовить с высокой точностью, такие коллиматоры будут захватывать «блуждающие» частицы более эффективно.

А размеры новых устройств будут в 300 раз меньше размеров используемых сейчас углеродных коллиматоров.

Прежде чем приступить к изготовлению новых коллиматоров, физики UA9 должны были выяснить, смогут ли кристаллы кремния без ущерба выдержать высокий уровень радиации и высокую температуру. Они использовали ускоритель протонов CERN Super Proton Synchrotron accelerator, который стрелял протонами с энергией 450 миллиардов электрон-вольт в кремниевые кристаллы и обнаружили, что такие воздействия и огромные энергии никак не отразились на целостности кристаллов.

Второй проблемой являлась необходимость строго определенной ориентацией оси кристаллов и их граней в зависимости от энергии используемого протонного луча. Ученым удалось «изогнуть» кристаллы под строго определенными углами и установить их на опытном образце кремниевого коллиматора, который будет установлен на БАК во время его скорой остановки на обслуживание и модернизацию.

«Перед нами стояли две сложные технические проблемы, которые нам удалось успешно решить в этом году» – рассказывает Уолтер Скэндэйл (Walter Scandale), сотрудник UA9, в интервью журналу «Symmetry Magazine». – «Мы надеемся, что очередной пуск коллайдера, запланированный на 2014 год, пройдет успешно, и наше новое устройство сделает его еще более точным научным инструментом в руках человечества».

Источник(и):

1. Discovery News

2. dailytechinfo.org